CN115728445B

CN115728445B - 传感器校准方法、装置、设备及计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN115728445B
Application number: CN202211263159.3A
Authority: CN
Inventors: 郗晓言
Original assignee: Tongdy Sensing Technology Corp
Current assignee: Tongdy Sensing Technology Corp
Priority date: 2022-10-15
Filing date: 2022-10-15
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2042-10-15
Also published as: CN115728445A

Abstract

本申请涉及一种传感器校准方法、装置、设备及计算机可读存储介质，应用于传感器技术领域，其方法包括：获取标准传感器的气体测量值和待校准传感器的气体测量值；基于所述标准传感器的气体测量值、所述待校准传感器的气体测量值和预设拟合公式计算调整系数；将所述调整系数存储到所述待校准传感器内完成校准。本申请具有高效准确地对传感器进行校准的效果。

Description

传感器校准方法、装置、设备及计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及传感器的技术领域，尤其是涉及一种传感器校准方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

传感器是一种检测装置，传感器能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

因材料、生产过程等差异，使得不同批次或者同一批次的不同个体之间均存有差异，因此需要对传感器进行校准。目前的校准多采用人工手动校准的方式，由于需要计算的数据量巨大，人工手动校准耗时长，并且容易在计算过程中出现错误，影响校准的精度。

发明内容

为了高效准确地对传感器进行校准，本申请提供一种传感器校准方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

第一方面，本申请提供一种传感器校准方法，采用如下的技术方案：

一种传感器校准方法，包括：

获取标准传感器的气体测量值和待校准传感器的气体测量值；

基于所述标准传感器的气体测量值、所述待校准传感器的气体测量值和预设拟合公式计算调整系数；

将所述调整系数存储到所述待校准传感器内完成校准。

通过采用上述技术方案，根据标准传感器的气体测量值、待校准传感器的气体测量值和预设拟合公式计算出调整系数，所计算出的调整系数与待校准传感器的自身测量情况相关联，更加贴合校准的要求，使得校准更加准确，并且全部的计算过程全部自动进行，无需人工参与，从而实现高效准确地对传感器进行校准。

可选的，所述基于所述标准传感器的气体测量值、所述待校准传感器的气体测量值和预设拟合公式计算调整系数包括：

判断所述标准传感器的气体测量值或所述待校准传感器的气体测量值中是否存在失准值；当所述标准传感器的气体测量值或所述待校准传感器的气体测量值中存在失准值时，去除所述失准值；

基于所述预设拟合公式、去除所述失准值的标准传感器的气体测量值和去除所述失准值的待校准传感器的气体测量值计算所述调整系数。

通过采用上述技术方案，查找并去除失准值，即去掉影响计算结果的干扰因素，从而使得计算结果更加准确。

可选的，所述判断所述标准传感器的气体测量值或所述待校准传感器的气体测量值中是否存在失准值包括：

计算所述标准传感器的标准增长幅度和所述待校准传感器的待校准增长幅度；

基于所述标准增长幅度和所述待校准增长幅度判断是否存在失准值。

可选的，所述基于所述标准增长幅度和所述待校准增长幅度判断是否存在失准值包括：

计算所述标准增长幅度的绝对值和所述待校准增长幅度的绝对值；

判断所述待校准增长幅度的绝对值是否大于所述标准增长幅度的绝对值的10％；

若所述待校准增长幅度的绝对值大于所述标准增长幅度的绝对值的10％，则判定存在失准值；若所述待校准增长幅度的绝对值不大于所述标准增长幅度的绝对值的10％，则判定不存在失准值。

可选的，所述预设拟合公式为：

y＝Ax+Bx²+Cx³；

其中，y为所述标准传感器的气体测量值，x为所述待校准传感器的气体测量值，A为温度调整系数，B为湿度调整系数，C为风速调整系数。

第二方面，本申请提供一种传感器校准装置，采用如下的技术方案：

一种传感器校准装置，包括：

数值获取模块，用于获取标准传感器的气体测量值和待校准传感器的气体测量值；

系数计算模块，用于基于所述标准传感器的气体测量值、所述待校准传感器的气体测量值和预设拟合公式计算调整系数；

系数存储模块，用于将所述调整系数存储到所述待校准传感器内完成校准。

第三方面，本申请提供一种电子设备，采用如下的技术方案：

一种电子设备，其特征在于，包括处理器，所述处理器与存储器耦合；

所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述电子设备执行第一方面任一项所述的传感器校准方法的计算机程序。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：

一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行第一方面任一项所述的传感器校准方法的计算机程序。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种传感器校准方法的流程示意图。

图2是本申请实施例提供的一种传感器校准装置的结构框图。

图3是本申请实施例提供的电子设备的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例提供一种传感器校准方法，该传感器校准方法可由电子设备执行，该电子设备可以为服务器也可以为终端设备，其中该服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云让算服务的云服务器。终端设备可以是智能手机、平板电脑、台式计算机等，但并不局限于此。

图1为本申请实施例提供的一种传感器校准方法的流程示意图。

如图1所示，该方法主要流程描述如下(步骤S101～S104)：

步骤S101，获取标准传感器的气体测量值和待校准传感器的气体测量值；

在本实施例中，将标准传感器和待校准传感器放入同一密封空间内，加入标准气体到传感器的测量上限，等待密封空间内的标准气体的气体浓度分布均匀之后停止加入标准气体，密封空间内的气体浓度将缓慢下降，标准传感器和待校准传感器同时采集下降过程中气体浓度变化的值，实时记录标准传感器和待校准传感器采集的气体测量值，生成标准传感器的气体测量数据集和待校准传感器的气体测量数据集，为便于计算，将标准传感器的气体测量值用y表示，将待校准传感器的气体测量值用x表示。需要说明的是，标准气体的气体种类为传感器可以采集气体的气体种类，二者需要相互匹配，具体的标准气体的气体种类和传感器可以采集气体的气体种类在此不做具体限定。

在本实施例中，密封空间为模拟正常密封生活环境的空间，正常密封生活环境的空间例如门窗全部关闭的房间、实验室等空间。标准气体的气体浓度分布均匀的判断方法为，在预设时间内密封空间中标准气体的浓度保持不变，即可判定为气体浓度分布均匀，其中，预设时间需要根据标准气体的气体种类进行设置，在此不做具体限定。

步骤S102，基于标准传感器的气体测量值、待校准传感器的气体测量值和预设拟合公式计算调整系数；

针对步骤S102，判断标准传感器的气体测量值或待校准传感器的气体测量值中是否存在失准值；当标准传感器的气体测量值或待校准传感器的气体测量值中存在失准值时，去除失准值；基于预设拟合公式、去除失准值的标准传感器的气体测量值和去除失准值的待校准传感器的气体测量值计算调整系数。

在本实施例中，将标准传感器的气体测量数据集中的标准传感器的气体测量值升序排列，将待校准传感器的气体测量数据集中的待校准传感器的气体测量值升序排列，分别计算标准传感器的气体测量值的增长幅度和待校准传感器的气体测量值的增长幅度，根据增长幅度判断是否存在失准值。

进一步的，计算标准传感器的标准增长幅度和待校准传感器的待校准增长幅度；基于标准增长幅度和待校准增长幅度判断是否存在失准值。

具体的，计算标准增长幅度的绝对值和待校准增长幅度的绝对值；判断待校准增长幅度的绝对值是否大于标准增长幅度的绝对值的10％；若待校准增长幅度的绝对值大于标准增长幅度的绝对值的10％，则判定存在失准值；若待校准增长幅度的绝对值不大于标准增长幅度的绝对值的10％，则判定不存在失准值。

在本实施例中，计算每个当前标准传感器的气体测量值与下一个标准传感器的气体测量值的标准增长幅度，计算每个当前待校准传感器的气体测量值与下一个待校准传感器的气体测量值的待校准增长幅度，计算标准增长幅度的绝对值与待校准增长幅度的绝对值的差值的绝对值的结果值，当结果值大于10％，即可判定为存在失准值。需要说明的是，当前标准传感器的气体测量值和当前待校准传感器的气体测量值为同一浓度下的气体测量值。

结果值的计算公式为：

其中，y₁为当前标准传感器的气体测量值，y₂为下一个标准传感器的气体测量值，x₁为当前待校准传感器的气体测量值，x₂为下一个待校准传感器的气体测量值。

当标准增长幅度的绝对值与待校准增长幅度的绝对值的差值的绝对值的结果值，当结果值大于10％时，则判定为下一个待校准传感器的气体测量值即x₂是一个无效数据，即判定x₂为失准值，需要将失准值x₂去除，并且需要将与x₂相对应的y₂去除。

在本实施例中，由于温度、湿度和风速为影响测量结果的主要因素，因此，调整系数包括温度调整系数、湿度调整系数和风速调整系数，预设拟合公式为：y＝Ax+Bx²+Cx³；其中，y为标准传感器的气体测量值，x为待校准传感器的气体测量值，A为温度调整系数，B为湿度调整系数，C为风速调整系数。

在本实施例中，每一个待校准传感器对应的调整系数根据其自身的测量值确定，因此不同待校准传感器的温度调整系数、湿度调整系数和风速调整系数不同。

步骤S103，将调整系数存储到待校准传感器内完成校准。

在将调整系数存储在待校准传感器完成校准之后，校准完成的传感器根据温度调整系数、湿度调整系数和风速调整系数以及实际测量值计算输出值，将输出值进行显示。在计算输出值时依旧使用拟合公式进行计算，此时的集合计算公式为已经设置好温度调整系数、湿度调整系数和风速调整系数之后的拟合公式，其输出值为将传感器校正后的气体测量值，该气体测量值无限趋近于标准传感器的气体测量值。

图2为申请实施例提供的一种传感器校准装置200的结构框图。

如图2所示，传感器校准装置200主要包括：

数值获取模块201，用于获取标准传感器的气体测量值和待校准传感器的气体测量值；

系数计算模块202，用于基于标准传感器的气体测量值、待校准传感器的气体测量值和预设拟合公式计算调整系数；

系数存储模块203，用于将调整系数存储到待校准传感器内完成校准。

作为本实施例的一种可选实施方式，系数计算模块202包括：

失准值判断模块，用于判断标准传感器的气体测量值或待校准传感器的气体测量值中是否存在失准值；

失准值去除模块，用于当标准传感器的气体测量值或待校准传感器的气体测量值中存在失准值时，去除失准值；

调整系数计算模块，用于基于预设拟合公式、去除失准值的标准传感器的气体测量值和去除失准值的待校准传感器的气体测量值计算调整系数。

在本可选实施例中，失准值判断模块包括：

增长幅度确认模块，用于计算标准传感器的标准增长幅度和待校准传感器的待校准增长幅度；存在判断模块，用于基于标准增长幅度和待校准增长幅度判断是否存在失准值。

在本可选实施例中，存在判断模块具体用于计算标准增长幅度的绝对值和待校准增长幅度的绝对值；判断待校准增长幅度的绝对值是否大于标准增长幅度的绝对值的10％；若待校准增长幅度的绝对值大于标准增长幅度的绝对值的10％，则判定存在失准值；若待校准增长幅度的绝对值不大于标准增长幅度的绝对值的10％，则判定不存在失准值。

作为本实施例的一种可选实施方式，预设拟合公式为：y＝Ax+Bx²+Cx³；其中，y为标准传感器的气体测量值，x为待校准传感器的气体测量值，A为温度调整系数，B为湿度调整系数，C为风速调整系数。

在一个例子中，以上任一装置中的模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个专用集成电路(application specificintegratedcircuit，ASIC)，或，一个或多个数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)，或这些集成电路形式中至少两种的组合。

再如，当装置中的模块可以通过处理元件调度程序的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(central processing unit，CPU)或其它可以调用程序的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，SOC)的形式实现。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

图3为本申请实施例提供的电子设备300的结构框图。

如图3所示，电子设备300包括处理器301和存储器302，还可以进一步包括信息输入/信息输出(I/O)接口303、通信组件304中的一种或多种以及通信总线305。

其中，处理器301用于控制电子设备300的整体操作，以完成上述的传感器校准方法的全部或部分步骤；存储器302用于存储各种类型的数据以支持在电子设备300的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备300上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器302可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁存储器、快闪存储器、磁盘或光盘中的一种或多种。

I/O接口303为处理器301和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件304用于电子设备300与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(NearField Communication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件104可以包括：Wi-Fi部件，蓝牙部件，NFC部件。

电子设备300可以被一个或多个应用专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述实施例给出的传感器校准方法。

通信总线305可包括一通路，在上述组件之间传送信息。通信总线305可以是PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(ExtendedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。通信总线305可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。

电子设备300可以包括但不限于移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端，还可以为服务器等。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的传感器校准方法的步骤。

该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(R ead-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中申请的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims

1.一种传感器校准方法，其特征在于，包括：

将所述调整系数存储到所述待校准传感器内完成校准；

所述基于所述标准传感器的气体测量值、所述待校准传感器的气体测量值和预设拟合公式计算调整系数包括：

判断所述标准传感器的气体测量值或所述待校准传感器的气体测量值中是否存在失准值；

当所述标准传感器的气体测量值或所述待校准传感器的气体测量值中存在失准值时，去除所述失准值；

基于所述预设拟合公式、去除所述失准值的标准传感器的气体测量值和去除所述失准值的待校准传感器的气体测量值计算所述调整系数；

所述预设拟合公式为：

；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述标准传感器的气体测量值或所述待校准传感器的气体测量值中是否存在失准值包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述标准增长幅度和所述待校准增长幅度判断是否存在失准值包括：

判断所述待校准增长幅度的绝对值是否大于所述标准增长幅度的绝对值的10%；

若所述待校准增长幅度的绝对值大于所述标准增长幅度的绝对值的10%，则判定存在失准值；

若所述待校准增长幅度的绝对值不大于所述标准增长幅度的绝对值的10%，则判定不存在失准值。

4.一种传感器校准装置，其特征在于，包括：

系数存储模块，用于将所述调整系数存储到所述待校准传感器内完成校准；

系数计算模块包括：

调整系数计算模块，用于基于预设拟合公式、去除失准值的标准传感器的气体测量值和去除失准值的待校准传感器的气体测量值计算调整系数；

预设拟合公式为：

；其中，y为标准传感器的气体测量值，x为待校准传感器的气体测量值，A为温度调整系数，B为湿度调整系数，C为风速调整系数。

5.一种电子设备，其特征在于，包括处理器，所述处理器与存储器耦合；

所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述电子设备执行如权利要求1至3任一项所述的方法。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机程序或指令，当所述计算机程序或指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1至3任一项所述的方法。